(57)【要約】【課題】  磁気記録層におけるグレインサイズを縮小する。【解決手段】  グレインサイズが減らされた磁気記録層を有する磁気記録媒体を製造するための１つの方法が示される。磁気記録層の形成より先に、第１に、中間層にてグレインを囲みかつ分け隔てるグレイン境界相によって中間層が形成される。グレイン境界相の形成にともない、中間層のグレインサイズをうまく減少させることができる。磁気記録媒体は、中間層とこの中間層上に形成された磁気記録層とを有する。中間層では、分け隔てられたグレインとこのグレインを囲みかつ分け隔てるグレイン境界相とが形成される。磁性層は、中間層の構造に続いて形成された磁性グレインを有する。こんため、磁性層は、縦覧のグレインサイズに比べて、相対的により小さなグレインサイズを有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング室に配置されたベースに第１材料と第２材料とを蒸着し中間層を形成する工程と、
前記中間層に磁気記録層を蒸着する工程とを有し、
前記第１材料が前記中間層に複数のグレインを形成し、かつ前記第２材料が各グレインを分け隔てる境界相を形成する磁気記録媒体の製作方法。
【請求項２】
さらに、第１ガスが充填された前記スパッタリング室に、ターゲットを基にして元素を発生させる工程と、
第２ガスを前記スパッタリング室に導入しこの添加ガスを前記元素と反応させ前記第２材料を形成する工程とを有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２ガスが、酸素、窒素、及び水素から選択されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第２ガスが酸素であり、前記第２材料がＣｒ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｔａ酸化物、及びＡｌ酸化物のうちの１つ、もしくはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第２ガスは窒素であり、
前記第２材料が、Ｃｒ窒化物、Ｓｉ窒化物、Ｔｉ窒化物、Ｔａ窒化物、Ａｌ窒化物のうちの１つ、もしくはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記第２ガスは水素であり、
前記第２材料が、Ｃｒ水素化物とＳｉ水素化物とのちの１つでることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記第１材料と前記元素とが前記スパッタリング室に配置されたターゲットから発生することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記ターゲットは、ＲｕＣｒ、ＲｕＳｉＣｒ、ＲｕＳｉ、ＲｕＣｏ、ＣｏＣｒとＣｏＣｒＲｕの合金からなる群から選択された材料で作られており、
前記第１材料は、Ｒｕ、Ｃｏ、ＲｕとＣｏとの組み合わせのうちの１つであり、前記元素は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、もしくはＳｉであることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１ガスがアルゴンガスであり、
アルゴンガスの流量に対して略０．０５％から５％の流量比で前記第２ガスを前記スパッタリング室に導入することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記第１材料と前記第２材料とが前記スパッタリング室に配置されたターゲットから発生することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記第２材料が、Ｃｒ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｔａ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃｒ窒化物、Ｓｉ窒化物、Ｔｉ窒化物、Ｔａ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｃｒ水素化物、及びＳｉ水素化物のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記中間層は上側中間層であり、
前記上側中間層の形成前に、前記ベースに下側中間層を蒸着することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記下側中間層が、前記スパッタリング室における略０．１Ｐａから０．９９Ｐａのガス圧下で蒸着され、
前記上側中間層が、略１Ｐａから１０Ｐａの圧力下で蒸着されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記中間層は、６ｎｍの平均グレインサイズと、前記平均グレインサイズの略１０％から２５％のグレインサイズ分散とを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
基板と、
前記基板上に形成され中間層とこの中間層上に形成される磁気記録層とを有する複数の層とを有し、
前記中間層は、分離された複数のグレインと、複数の前記グレインを互いに分ける境界相とを有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記境界相は、酸化物、窒化物、及び水素化物からなる群から選択された１つであることを特徴とする請求項１５記載の媒体。
【請求項１７】
前記酸化物が、Ｃｒ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、及びＳｉ酸化物のうちの１つ、もしくはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１６記載の媒体。
【請求項１８】
前記窒化物が、Ｃｒ窒化物、Ｔａ窒化物、Ｔｉ窒化物、Ａｌ窒化物、及びＳｉ窒化物のうちの１つ、もしくはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１６記載の媒体。
【請求項１９】
前記水素化物が、Ｃｒ水素化物とＳｉ水素化物とのうちの１つであることを特徴とする請求項１６記載の媒体。
【請求項２０】
前記中間層が、略６ｎｍの平均グレインサイズと、前記平均グレインサイズの略１０％から２５％のグレインサイズ分散とを有することを特徴とする請求項１５記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に関する。特に、垂直磁気記録媒体とその製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録媒体は、データ蓄積装置においてより高い記録密度を提供するために提案されている。典型的な垂直磁気記録媒体は、基板と、この基板上に形成された磁気記録層とを有する。垂直磁気記録媒体の記録密度を決定する１つの要因は、磁気記録層における磁性グレインのサイズである。グレインサイズの縮小化は、もっと多くのグレインを一部分にまとめられる可能性を導き、所定の密度でシグナル−ノイズ比を増大させる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
磁気記録層におけるグレインサイズを縮小し、かつ記録密度を増大させるために様々な解決方法が提案されている。１つの方法として、過度の酸素が磁気記録層の蒸着中に加えられ、磁性グレインの成長を抑えている。しかしながら、この方法は、酸素が磁性グレイン中に入り込んでしまうことがあった。これが起こったとき、磁性グレインの異方性定数も減少し、超常磁性グレインの構造が導かれる。磁気記録媒体では、常磁性グレインは磁気記録性能に関して不利となり、このため望ましくない。上述の方法は、このために、満足な特性及び性能を伴った磁気記録媒体を提供することができなかった。
【０００４】
このため、磁気記録媒体の記録性能を実質的に落とすことなく縮小されたグレインサイズを記録層に有する垂直磁気記録媒体の提供が望まれていた。しかしながら、その解決方法は現在得られていない。
【０００５】
本発明の実施形態は、垂直磁気記録媒体の磁気記録層におけるグレインサイズの縮小という形と、磁気記録媒体の記録性能の改善という形とで解決方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの観点によれば、グレインサイズが縮小された磁気記録層を有する磁気記録媒体の製作方法が提供される。磁気記録層の形成前に、この中間層の複数のグレインを取り囲みかつ分け隔てられて、第１に中間層が形成される。境界相の構築で、前記中間層のグレインサイズはうまく縮小される。境界相は、中間層の形成中での、酸化、窒素、もしくは水素の添加、または、酸化物、窒化物、水素化物、もしくはこれら全てを含む材料で形成されたターゲットの供給によって、酸化物、窒化物、もしくは水素化物材料で形成される。その後、磁気記録層が中間層上に形成され、磁気記録層は、中間層のグレインに続いて成長するグレインと中間層の境界相構造とを有し、これによって、より小さなグレインサイズの磁性層を取得する。この間、酸素、窒素、あるいは水素が、前記磁性層の形成前に存在しているので、磁気記録層中に超常磁性のグレインが形成される危険性がうまく回避される。
【０００７】
他の別の観点によれば、グレインサイズが縮小された磁気記録層を有する磁気記録媒体が提供される。前記媒体は、中間層と、この中間層上に形成された磁気記録層とを有する。中間層に、分離された複数のグレインと、各グレインを囲みかつ離間する境界相とが形成される。前記磁性層は、中間層の構造に続いて形成された磁性グレインを有する。このために、前記磁性層は相対的に、従来媒体のグレインサイズよりも小さなサイズのグレインを有する。前記境界相は、酸化物材料、窒化物材料、および／または水素化物材料の各種から構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、本発明の１つの実施形態に従った垂直磁気記録媒体１００は、基板構造１２０、この基板構造１２０上に層設された下部及び上部中間層１１０、１１２、上部中間層１１２上に層設された磁気記録層１１４を有する。基盤構造１２０は、基板１０２から連続的に形成された、基板１０２、接着層１０４、ソフトマグネチック層１０６、シード層１０８を有する。
【０００９】
図２に示すように、スパッタリング室２１０は、基板構造１２０の上への中間層と磁気記録層との形成のために備えられている。本実施形態では、下部中間層１１０は、略０．１から１Ｐａの圧力下で蒸着される。そのような圧力下での蒸着することによって、下部中間層１１０は、グレインの結晶方位の比較的狭い分散を獲得する。その後、上部中間層１１２が、略１から１０Ｐａの範囲にある、下部中間層１１０を蒸着するために用いられた圧力よりも高い圧力下で下部中間層１１０上に形成される。
【００１０】
上部層１１２を形成するために、ターゲット２１４がスパッタリング室２１０内に備えられ、上部中間層１１２を形成するための材料が生成される。この実施形態では、ターゲット２１４は、主な元素として、Ｒｕ、Ｃｏ，もしくはＲｕとＣｏとの合金からなる群から選択された材料で作られる。Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、もしくはＡｌのような添加元素が、パーセンテージで５０を上回らない濃度でターゲットに添加される。
【００１１】
上部中間層１１２の蒸着中、材料２１６がターゲット２１４から生成される。このため、材料２１６は、Ｒｕおよび／またはＣｏ、及びＣｒ及び／またはＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉの群からのいずれかの材料を有する。酸素、窒素、水素のようなガス２１２が、スパッタリング室２１０に導入される。これにより、ガス２１２は、ターゲット２１６から発生した材料２１６と反応する。１つの実施形態として、このガスは、スパッタリング室２１０に導入される酸素であり、酸素とともにスパッタリング室に供給されるアルゴンガスに対する流量比（flow rate ratio）に対して、略０．０５％から５％の流量比を有する。スパッタリングプロセス中におけるアルゴンと酸素とのこのような混合物が、酸素に材料２１６との反応を引き起こさせ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、もしくはＳｉの酸化物２１８が形成される。ターゲット２１４から発生するＲｕおよび／またはＣｏ元素２２０が下部中間体１１０に蒸着し、Ｒｕおよび／またはＣｏグレインが形成される。その間、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、及びＳｉの酸化物２１８は、Ｒｕおよび／またはＣｏグレイン２３０間にグレイン境界相（grain boundary phase）２２８を形成し、それぞれのＲｕおよび／またはＣｏグレイン２３０を互いに分け隔てる。Ｒｕ及び／またはＣｏグレイン２３０及びグレイン境界相２２８は上部中間層１１２を形成する。分け隔てられたＲｕおよび／またはＣｏグレイン２３０間でのグレイン境界相２２８の形成によって、上部中間層上におけるグレインサイズが首尾よく縮小される。
【００１２】
図３に示すような別の異なる実施形態では、Ｒｕ：ＣｒＯ２、Ｒｕ：ＳｉＯ２もしくはＲｕ：Ｃｒ２Ｏ３のような、酸化物もしくは窒化物もしくはＣｒもしくはＳｉを含むターゲット３１４は、中間層３２８を蒸着する。スパッタリングプロセスの最中、ターゲット３１４は、下部中間層１１０上に蒸着するためのＲｕ材料３２０と酸化物材料３１８とを発生させるために撃たれる。その後、Ｒｕ材料３２０は、Ｒｕグレイン３３０を形成し、酸化物材料３１８が、Ｒｕグレイン３３０を分け隔てるグレイン境界相３２８を形成する。グレイン境界相３２８とともにＲｕグレイン３３０は、上部中間層１１２を形成する。グレイン境界相３２８は、前述の実施形態中のグレイン境界相２２８と類似の効果を有し、グレイン境界相３２８は上部中間層１１２中でＲｕグレイン３３０を分け隔て、Ｒｕグレインのサイズを縮小させる。上記の考察で、中間層のグレインは、代替的もしくは付加的な元素としてＣｏを有してもよい。適宜、ターゲット３１４のスパッタリング期間中に、スパッタリング室内に付加的な酸素もまた導入してもよい。
【００１３】
図４は、グレイン構造を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像であり、暗いゾーンがグレインを示し、明るい領域が境界相を示し、グレイン構造は上部中間層に形成され、層形成材料としてＲｕＣｒを有する。スパッタリングプロセス期間中にスパッタリング室に導入される酸素の量および／または圧力をコントロールすることによって、グレイン境界相の形成を通してグレインサイズが効果的に縮小できる。
【００１４】
図２もしくは図３に示された実施形態のもと、上部中間層１１２を形成するとき、一連のスパッタリングプロセスはスパッタリング室で実行でき、図５に示されるように、下部中間層１１２上に磁気記録層１１４が形成される。
【００１５】
ヘテロ−エピタキシャル成長を通して、磁性グレイン４３０が、Ｒｕグレイン４３０の構造に続いて成長し、磁性グレイン境界相４２８が、上部中間層１１２のグレイン境界相２２８の上に成長する。このプロセスから、グレインサイズが縮小した磁気記録層がうまく得られる。中間層の形成中に酸素、窒素、もしくは水素が加えられた後、磁気記録層がこれらの物質がより少なく存在するなかで形成されることは、認識されるべきである。このように、磁気記録層における超常磁性グレインの形成は、本発明の実施形態に従った解決方法によってうまく回避される。
【００１６】
図６は、従来の磁気記録媒体のグレインサイズ及びグレインサイズ分布曲線６０と比較して、本発明の１つの実施形態に従って形成された磁気記録層中におけるグレインサイズの曲線およびグレインサイズ分布の曲線６１０を示したチャート６００である。第１に、本発明の実施形態に従って形成された磁気記録層の平均グレインサイズは、６ｎｍに縮小され、従来の磁気記録媒体のそれらと比較するうえで大きな意義を有する縮小であるように見える。第２に、本発明の実施形態に従って形成された磁気記録層のグレインサイズは、狭い分布を有し、平均グレインサイズの略１０％から２５％である。両方の特徴は、磁気記録媒体のパフォーマンスの向上に寄与する。
【００１７】
図７は、本発明の１つの実施形態に従って形成された磁気記録層を示すＴＥＭ画像である。図８は、従来の磁気記録媒体の磁気記録層を示すＴＥＭ画像である。この実施形態で、磁気記録層は、ＲｕＣｒ：酸化物中間層上に層設されている。実験結果は、ＲｕＣｒ：酸化物中間層を使用することによって、本発明の実施形態に従って形成された磁気記録層のグレインサイズが、６ｎｍに縮小され、従来の磁気記録媒体の８ｎｍから大きな意義を有する縮小となる。磁性グレインが６ｎｍに縮小されることで、磁気記録媒体は、４００−５００Ｇｂ／インチ2の面密度を達成する。
【００１８】
図９は、本発明の１つの実施形態に従って磁気記録媒体の製作方法を示すフローチャート７００である。ブロック７０２で、第１材料と第２材料とがスパッタリング室内のベース上に蒸着され、第１材料と第２材料とがこのベース上に中間層を形成する。このため、第１材料は、分け隔てられた複数のグレインを中間層に形成し、第２材料は、グレインを囲む境界相を形成する。このため、中間層のグレインサイズは縮小する。この後、ブロック７０４に示されるように、磁気記録層が中間層上に蒸着される。蒸着中、磁性グレインは、中間層のグレインの先端部で、ヘテロ−エピタキシャル成長を通して成長する。このように、磁性グレインサイズは、中間層のグレインに従って効果的に縮小される。
【００１９】
図１０に示される１つの実施形態では、ブロック７１２に示されるように、Ｃｒ，Ｓｉのような１つの元素が、スパッタリング室内のターゲットから生成される。ブロック７１４に示されるように、酸素、窒素、もしくは水素のような１種類のガスがスパッタリング室内に導入され元素と反応し第２材料を形成する。
【００２０】
図１１に示される別実施形態では、ターゲットが、Ｒｕおよび／またはＣｏおよび酸化物、ＣｒもしくはＳｉの窒化物もしくは水素化物を含む材料からなる。スパッタリングプロセスの間、中間層にグレインを形成することを目的として、Ｒｕおよび／またはＣｏがターゲットから生成され、第１材料（ブロック７２２）を形成する。酸化物、窒化物、またはＣｒもしくはＳｉの水素化物（hydrate of Cr or Si）が、第２材料（ブロック７２４）としてターゲットから生成される。この実施形態では、前述の実施形態の要求に応じて、スパッタリング室内に、ガスの導入がないこと、もしくはガスがほとんど導入されないこと（前述の実施形態に比較して）が、酸化物、窒化物、もしくは水素化物の形成目的のために必要である。ターゲットから形成された酸化物、窒化物、もしくは水素化物は、中間層における境界相の形成に必要な反応ガスの流れを減らすことを促進する。
【００２１】
図１２に示されたさらなる実施形態では、第１に、ブロック７３２で示されるように下部中間層はベース上に蒸着され、ブロック７３４で示されるように上部中間層の形成が続けられる。下部中間層は、略０．１から１Ｐａの相対的により低い圧力で蒸着される。この圧力で蒸着されるとき、下部中間層は、グレインの結晶方位の狭い分散を示す。上部中間層は、例えば、略１Ｐａから１０Ｐａ、あるいはそれ以上の、相対的により高い圧力で蒸着される。本実施形態では、この圧力下で蒸着することが、上部中間層における境界相の形成を助け、この層においてグレインを分け隔て、グレインサイズを減少させる。
【００２２】
本発明の実施形態が、添付図面とともに示され、先の詳細な説明で述べられたが、発明が開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲で説明されかつ列挙されるように、発明の精神からの逸脱なしに多数の再配置（rearrangement）、変形、代替、および代用が可能であることを認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の１つの実施形態に従う磁気記記録層の断面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に従ってスパッタリング室での中間層の形成を示した図である。
【図３】本発明の別の実施形態に従ってスパッタリング室での中間層の形成を示した図である。
【図４】上部中間層に形成されたグレイン構造を示すＴＥＭ画像である。
【図５】本発明のさらなる実施形態に従ってスパッタリング室での中間層の形成を示した図である。
【図６】１つの従来の磁気記録媒体と比較して、本発明の１つの実施形態に従ってグレインサイズ及びグレインサイズ分布曲線を示すチャートである。
【図７】本発明の１つの実施形態に基づいて形成された磁気記録層のＴＥＭ画像である。
【図８】従来の磁気記録媒体の磁気記録層のＴＥＭ画像である。
【図９】本発明の代替的な実施形態に従って磁気記録媒体の製作方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の代替的な実施形態に従って磁気記録媒体の製作方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の別の実施形態に従って磁気記録媒体の製作方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明のさらなる実施形態に従って磁気記録媒体の製作方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１００  磁気記録媒体
１０２  基板
１１０  下側中間層
１１２  上側中間層
１１４  磁気記録層
１２０  基板構造
２１０  スパッタリング室
２１２  ガス
２１６  材料
２１４  ターゲット
２２０  元素
２２８  グレイン境界相
２３０  グレイン
３１４  ターゲット
３２８  グレイン境界相
４２８  磁性グレイン境界相
４３０  磁性グレイン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007299516.tif 000013
【図１２】
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【外国語明細書】
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